Новости - Производство натурального ванилина из возобновляемых ресурсов

Введение

Ванилин — одно из самых популярных и широко используемых ароматических соединений в мире.Традиционно его добывали из стручков ванили, которые стоят дорого и сталкиваются с проблемами, связанными с устойчивостью и уязвимостями цепочки поставок.Однако с развитием биотехнологий, особенно в области микробной биотрансформации, наступила новая эра производства натурального ванилина.Использование микроорганизмов для биологической трансформации природного сырья обеспечило экономически выгодный путь синтеза ванилина.Этот подход не только решает проблемы устойчивого развития, но и предлагает инновационные решения для индустрии ароматизаторов.Исследования, проведенные Институтом науки и технологий SRM (SRMIST), предоставили всесторонний обзор эклектичных подходов к биологическому синтезу ванилина и их применения в пищевом секторе, обобщив различные методы биологического синтеза ванилина из различных субстратов и его разнообразие. применение в пищевой промышленности.

II.Как получить натуральный ванилин из возобновляемых ресурсов

Использование феруловой кислоты в качестве субстрата

Феруловая кислота, получаемая из таких источников, как рисовые и овсяные отруби, имеет структурное сходство с ванилином и служит широко используемым исходным субстратом для производства ванилина.Для производства ванилина из феруловой кислоты использовались различные микроорганизмы, такие как Pseudomonas, Aspergillus, Streptomyces и грибы.Примечательно, что такие виды, как Amycolatopsis и грибы белой гнили, были идентифицированы как потенциальные кандидаты для производства ванилина из феруловой кислоты.В нескольких исследованиях изучалось производство ванилина из феруловой кислоты с использованием микроорганизмов, ферментативных методов и иммобилизованных систем, что подчеркивает универсальность и потенциал этого подхода.

Ферментативный синтез ванилина из феруловой кислоты включает ключевой фермент ферулоилэстеразу, которая катализирует гидролиз сложноэфирной связи в феруловой кислоте, высвобождая ванилин и другие сопутствующие продукты.Изучая оптимальное количество ферментов биосинтеза ванилина в бесклеточных системах, исследователи разработали улучшенный рекомбинантный штамм Escherichia coli, способный превращать феруловую кислоту (20 мМ) в ванилин (15 мМ).Кроме того, использование иммобилизации микробных клеток привлекло внимание благодаря своей превосходной биосовместимости и стабильности в различных условиях.Разработан новый метод иммобилизации производства ванилина из феруловой кислоты, исключающий необходимость использования коферментов.Этот подход предполагает участие кофермент-независимой декарбоксилазы и кофермент-независимой оксигеназы, ответственных за превращение феруловой кислоты в ванилин.Совместная иммобилизация FDC и CSO2 позволяет производить 2,5 мг ванилина из феруловой кислоты за десять реакционных циклов, что является новаторским примером производства ванилина с помощью биотехнологии иммобилизованных ферментов.

Использование эвгенола/изоэвгенола в качестве субстрата

Эвгенол и изоэвгенол при биоконверсии образуют ванилин и родственные ему метаболиты, которые, как было обнаружено, имеют различные применения и значительную экономическую ценность.В нескольких исследованиях изучалось использование генетически модифицированных и встречающихся в природе микроорганизмов для синтеза ванилина из эвгенола.Потенциал деградации эвгенола наблюдался у различных бактерий и грибов, включая, помимо прочего, Bacillus, Pseudomonas, Aspergillus и Rhodococcus, демонстрируя их способность производить ванилин из эвгенола.Использование эвгенолоксидазы (EUGO) в качестве фермента для производства ванилина в промышленных условиях показало значительный потенциал.EUGO проявляет стабильность и активность в широком диапазоне pH, при этом растворимый EUGO увеличивает активность и сокращает время реакции.Более того, использование иммобилизованного ЭУГО позволяет извлекать биокатализатор за 18 реакционных циклов, что приводит к увеличению выхода биокатализатора более чем в 12 раз.Точно так же иммобилизованный фермент CSO2 может способствовать превращению изоэвгенола в ванилин, не полагаясь на коферменты.

Другие субстраты

Помимо феруловой кислоты и эвгенола, в качестве потенциальных субстратов для производства ванилина были идентифицированы другие соединения, такие как ванилиновая кислота и фенилпропаноиды C6-C3.Ванилиновая кислота, получаемая как побочный продукт деградации лигнина или как компонент, конкурирующий в метаболических путях, считается ключевым предшественником для производства ванилина на биологической основе.Кроме того, предоставление информации об использовании фенилпропаноидов C6-C3 для синтеза ванилина представляет собой уникальную возможность для устойчивых и инновационных инноваций в области вкусов.

В заключение отметим, что использование возобновляемых ресурсов для производства натурального ванилина посредством микробной биотрансформации является знаковым событием в индустрии ароматизаторов.Этот подход предлагает альтернативный, устойчивый путь производства ванилина, решая проблемы устойчивости и уменьшая зависимость от традиционных методов экстракции.Разнообразие применений и экономическая ценность ванилина в пищевой промышленности подчеркивают важность продолжения исследований и разработок в этой области.Будущие достижения в области производства натурального ванилина могут произвести революцию в индустрии ароматизаторов, предоставив устойчивые и экологически чистые альтернативы инновациям в области вкусов.Поскольку мы продолжаем использовать потенциал возобновляемых ресурсов и биотехнологических достижений, производство натурального ванилина из различных субстратов представляет собой многообещающее направление для инноваций в области устойчивых вкусов.

III.Каковы преимущества использования возобновляемых ресурсов для производства натурального ванилина?

Экологичность:Использование возобновляемых ресурсов, таких как растения и отходы биомассы, для производства ванилина может снизить потребность в ископаемом топливе, уменьшить негативное воздействие на окружающую среду и сократить выбросы парниковых газов.

Устойчивость:Использование возобновляемых ресурсов обеспечивает устойчивое снабжение энергией и сырьем, помогая защитить природные ресурсы и удовлетворить потребности будущих поколений.

Защита биоразнообразия:Благодаря рациональному использованию возобновляемых ресурсов можно защитить ресурсы диких растений, что способствует защите биоразнообразия и поддержанию экологического баланса.

Качество продукта:По сравнению с синтетическим ванилином натуральный ванилин может иметь больше преимуществ по качеству аромата и природным характеристикам, что поможет улучшить качество вкусоароматической продукции.

Снизить зависимость от ископаемого топлива:Использование возобновляемых ресурсов помогает снизить зависимость от дефицитного ископаемого топлива, что полезно для энергетической безопасности и разнообразия энергетической структуры.Надеюсь, что приведенная выше информация поможет ответить на ваши вопросы.Если вам нужен справочный документ на английском языке, сообщите мне, чтобы я мог предоставить его вам.

IV.Заключение

Потенциал использования возобновляемых ресурсов для производства натурального ванилина в качестве устойчивой и экологически чистой альтернативы значителен.Этот метод обещает удовлетворить растущий спрос на натуральный ванилин, одновременно снижая зависимость от синтетических методов производства.

Натуральный ванилин занимает решающее место в индустрии вкусоароматических добавок, он ценится за свой характерный аромат и широко используется в качестве ароматизатора в различных продуктах.Крайне важно подчеркнуть важность натурального ванилина как востребованного ингредиента в пищевой промышленности, производстве напитков и парфюмерии из-за его превосходных сенсорных характеристик и предпочтения потребителей к натуральным ароматизаторам.

Кроме того, область производства натурального ванилина открывает значительные возможности для дальнейших исследований и разработок.Это включает в себя изучение новых технологий и инновационных подходов для повышения эффективности и устойчивости производства натурального ванилина из возобновляемых ресурсов.Кроме того, разработка масштабируемых и экономически эффективных методов производства будет играть ключевую роль в содействии широкому внедрению натурального ванилина в качестве устойчивой и экологически чистой альтернативы в индустрии ароматизаторов.